短波自组网OLSR路由协议研究与实现

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短波通信以其通信距离远、技术成熟、成本低等优势使得其被广泛应用于商业、工业、军事等国民经济的各个部门。尤其在军事领域,它一直是军事作战主要的通信方式之一。而移动自组织网络的组网简单灵活、无需架设基础通信设施、自愈性强等优势,使得其和短波通信相结合形成的短波自组网具有重要的应用价值。短波自组网中节点组网需要路由协议的支持,本文以优化链路状态路由(Optimized Link State Routing,OLSR)协议作为基础协议进行研究,对其应用在短波自组网场景中存在的问题提出了解决方案,并根据短波自组网的实际条件和特点,对OLSR协议做一定的改进和设计,并在实际系统中开发实现了该协议以及改进方案,验证了改进方案的先进性。首先,本文介绍了相关课题研究背景以及OLSR路由协议的国内外研究现状,然后介绍了OLSR路由协议的基本原理以及协议实现所需要的技术。其次,针对OLSR协议应用到短波自组网中由于节点间存在非对称链路导致的时延过高的问题,提出了一种低时延的路由发现方案,该方案利用存在非对称链路的两节点的共同邻居检测出该条非对称链路,在路由计算时利用这条非对称链路,降低了通信时延,平衡了网络负载。针对传统多点中继(Multipoint Relay,MPR)选择算法存在冗余且没有考虑通信链路的可靠性问题,提出了一种基于链路可靠性的MPR选择算法(MPR Selection Algorithm Based on Link Reliability,BLR-MPR),综合链路可靠性和连接度作为选择MPR节点的标准,提高了分组传输的可靠性,降低了控制开销。然后,根据短波自组网的实际条件和特点对OLSR路由协议的实现进行了改进与设计,包括包格式设计、数据传输机制设计、控制消息分片重组机制等。在Linux系统中的SDK开发套件中以多线程调度的方式为软件实现架构,将协议划分为多个模块,开发实现了短波自组网OLSR路由协议以及改进方案,并对短波自组网OLSR路由协议的具体实现进行了详细介绍,包括软件系统架构、系统开发所依赖的软硬件平台、消息格式与存储结构设计等。最后用AD9361+Z7020开发板搭建了实际测试拓扑,对所开发的协议软件进行实际功能和性能测试,测试结果符合协议的运行原理,通过对比原协议和改进协议的测试数据,改进方案在平均端到端时延、平均吞吐量以及数据分组传输成功率性能上相比原协议都有相应的提升,验证了改进协议的可行性。最后,对本文的研究工作进行了总结,并对未来进一步的研究工作进行了展望。
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